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冲压模具钢材料的选择和热处理要求
来源: | 作者:东启特钢 | 发布时间: 2021-06-11 | 32 次浏览 | 分享到:
冲压模具钢材料的选择和热处理要求
  冲压模具钢材料的选择和热处理要求


  1.冲裁模材料的选择和热处理要求


  选择冲裁模材料时,应考虑工件生产的批号。如果批号不大,不需要选择寿命长的模具材料;还要考虑被冲工件的材质,适合不同材质的模具材质也不一样。对于冲裁模来说,耐磨性是决定模具寿命的重要因素。钢的耐磨性取决于硬质点相如碳化物的状态和基体的硬度。两者硬度越高,碳化物越多,耐磨性越好。普通冲压模具钢的耐磨性是碳素工具钢-合金工具钢-基体钢-高碳和高铬钢-高速钢-钢结硬质合金-硬质合金。

模具钢
  此外,还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸和精度对模具材料选择的影响。


  1.传统模具钢长期以来,国内薄板冲裁模用钢有T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12、Cr12MoV等。


  T10A是碳素工具钢,具有一定的强度和韧性。但由于耐磨性低,淬火时易变形开裂,淬透性差,只适用于形状简单、尺寸小、工件数量少的冲裁模。


  T10A碳素工具钢的热处理工艺为760~810℃水淬或油淬,160~180℃回火,硬度为59~62HRC。


  CrWMn和9Mn2V是高碳低合金钢,淬火操作简单,淬透性比碳素工具钢好,变形容易控制。但耐磨性和韧性仍较低,可用于中等批量和复杂工件形状的冲裁模。CrWMn钢的热处理工艺为:淬火温度820~840℃,油冷,回火温度200℃,硬度60~62HRC。9Mn2V钢的热处理工艺为:淬火温度780~820℃,油冷,回火温度150~200℃,空冷,硬度60~62HRC。注意回火脆性和200~300℃回火温度范围内的显著体积膨胀,应避免。


  Cr12和Cr12MoV是高碳高铬钢,耐磨性高,淬火时变形小,淬透性好,可用于批量生产模具,如硅钢片冲裁模具。但这类钢具有碳化物不均匀性,容易产生碳化物偏析,在下料时容易崩边或断裂。其中,Cr12比Cr12MoV含碳量更高,碳化物分布更不均匀,脆性更大。


  Cr12型钢热处理工艺的选择取决于模具的应用要求。当模具要求变形小,有一定韧性时,可低温调质(Cr12 950~980℃淬火,150~200℃回火);Cr12MoV在1020~1050℃淬火,180~200℃回火。为了提高模具的使用温度,提高其淬透性和红硬性,可采用高温淬火和回火(Cr12在1000~1100℃淬火,480~500℃回火);Cr12MoV在1110~1140℃淬火,500~520℃回火。


  应避免高铬钢在275~375℃回火脆性。


  2.常用模具的新钢种


  为了弥补传统模具钢的不足,我国开发或引进了以下性能较好的钢:


  (1)Cr12mo 1 v1(D2代码)钢是从美国ASTM标准中的D2钢进口的,属于Cr12型钢。随着D2钢中钼和钒含量的增加,晶粒得到细化,碳化物分布得到改善。因此,D2钢的强度和韧性(冲击韧性、弯曲强度和挠度)高于Cr12MoV钢,耐磨性和抗回火性也高于Cr12MoV钢。低温处理可用于提高硬度和尺寸稳定性。D2钢冲裁模的寿命比Cr12MoV钢模具长。


  D2钢的锻造性能和热塑性成形性略差于Cr12MoV钢,切削加工性和热处理工艺与Cr12钢相似。


  (2)cr6vv钢是高耐磨、微变形、高碳、中铬钢,其碳、铬含量低于Cr12钢。碳化物分布比Cr12MoV钢更均匀,具有良好的淬透性。热处理变形小,可加工性好。抗弯强度和冲击韧性优于Cr12MoV,但耐磨性略低于Cr12型钢。用于高硬度、高耐磨性的冲裁模,效果优于Cr12型钢。


  钢的常用热处理工艺是:淬火温度9701~000℃,可用热油或硝酸盐淬火冷却,小零件可采用空气冷却。回火应在淬火后立即进行,回火温度为160210~℃,硬度为58~62HRC。


  (3)Cr4W2MoV钢也是一种高耐磨、微变形、高碳、中铬钢。代替Cr12型钢开发的钢碳化物均匀性好,耐磨性比Cr12MoV高,适用于制作形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具,可用于硅钢片冲裁模具。


  Cr4W2MoV钢的热处理工艺:当要求高强度和高韧性时,采用低温淬火和回火工艺:淬火温度960~980℃,回火温度280~320℃,硬度60~62HRC。当需要较高的热硬度和耐磨性时,采用高温淬火和回火:淬火温度为1020~1040℃,回火温度为50±0~540℃,硬度为60~62HRC。


  (4)7crsinmov(代号CH-1)钢为空气淬火微变形低合金钢和火焰淬火钢,可通过火焰局部淬火使模具刃口硬化。淬火温度(800~1000℃),良好的淬透性和硬化能力(60 HRC以上),高强度和韧性,切片后补焊。可替代CrWMn和Cr12MoV钢制作形状复杂的冲裁模。CH-1钢推荐的热处理工艺为900~920℃淬火,油冷,190~200℃回火1~3h,硬度58~62 HRC。


  (5)6CrNiSiMnMoV(代号GD)钢是一种淬透性好、空气淬火变形小、耐磨性高的高韧性低合金钢。其强度和韧性明显高于CrWMn和Cr12MoV钢,不易开裂或断裂。特别适用于细长片状冲头和大型复杂薄壁冲头。


  GD钢推荐的热处理工艺为淬火温度870~930℃(900℃最佳),盐浴炉加热(45s/mm),油冷或风冷,175~230℃回火2h,硬度58~62 HRC。因为它可以通过空气冷却硬化,也可以通过火焰加热淬火。


  (6)9Cr6W3Mo2V2(代号GM)钢是一种高耐磨、高强度、高韧性的合金钢,具有良好的工艺性能,其耐磨性、韧性和加工性能均优于Cr12型钢。可用于高速冲压下的多工位级进模等精密模具,是一种理想的耐磨精密冲压模具钢。


  GM钢热处理工艺:淬火温度1080~1120℃,硬度64~66HRC。回火温度540~560℃,回火两次。


  (7)cr8 mov3si(代号ER5)钢是一种高耐磨、高强韧性合金钢,比Cr12型钢具有更好的EDM性能、强韧性和耐磨性,适用于大型精密冲压模具。用于硅钢片落料模具,一次磨边寿命21万次,总寿命高达360万次,是目前合金钢模具切割硅钢片较高的寿命水平。


  ER5钢推荐的热处理工艺为:高耐磨、高强韧性的模具,1150℃淬火,520~530℃回火三次;模具采用1120~1130℃淬火,550℃回火三次,在重载条件下使用。


  3.硬质合金和钢结硬质合金


  当工件批量特别大时,可以考虑硬度和耐磨性比各种模具钢更高的硬质合金或钢结硬质合金。用作模具材料的硬质合金是钨和钴。随着钴含量的增加,韧性和抗弯强度增加,而硬度降低。YG10X具有低钴含量的金属可用于冲击力较小的模具。钴含量高的YG15或YG20可用于中等或大冲击力的模具。硬质合金的缺点是韧性差,加工困难。作为模具的工作部分,可以设计成马赛克结构。钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间,可进行机械加工和热处理,可用于制造复杂的长寿命模具。有DT,GT35,TLMW50,GW50等等。
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